电动力学4-2电磁波在介质界面上的反射和折射课件.ppt

2.2.电磁波在介质界面上的反射和折射电磁波在介质界面上的反射和折射 电电磁磁波波入入射射到到介介质质界界面面上上，会会发发生生反反射射、折折射射现象现象(如光入射到水面、玻璃面如光入射到水面、玻璃面)。反射、折射定律有两个方面的问题：反射、折射定律有两个方面的问题：（1 1）入射角、反射角和折射角之间的关系问题；）入射角、反射角和折射角之间的关系问题；（2 2）入入射射波波、反反射射波波和和折折射射波波振振幅幅和和相相位位的的变变化化关系。关系。反反射射、折折射射既既然然发发生生在在界界面面上上，就就属属于于边边值值问问题题。从从电电磁磁场场理理论论可可以以导导出出反反射射和和折折射射定定律律，也也从从一个侧面证明麦氏方程的正确性。一个侧面证明麦氏方程的正确性。一、反射和折射定律一、反射和折射定律1 1 1 1电磁场的边值关系电磁场的边值关系电磁场的边值关系电磁场的边值关系2 2反射、折射定律的导出过程反射、折射定律的导出过程反射、折射定律的导出过程反射、折射定律的导出过程（1 1 1 1）假假假假设设设设入入入入射射射射波波波波为为为为单单单单色色色色平平平平面面面面电电电电磁磁磁磁波波波波，反反反反射射射射、折折折折射射射射电电电电磁磁磁磁波波波波也也也也为为为为平平平平面面面面电电电电磁磁磁磁波波波波（2）波矢量分量间的关系）波矢量分量间的关系且且 和和 在一个平面内在一个平面内证明证明在界面上在界面上 z=0,xz=0,x，y y 任意任意因为任意，要使上式成立，只有因为任意，要使上式成立，只有 同理可以证明同理可以证明 两边除以两边除以两边对两边对x求偏导求偏导二、振幅和位相的关系二、振幅和位相的关系1 垂直入射面（垂直入射面（平面）平面）2 平行入射面（平行入射面（）入射面，假定入射面，假定 与与 方向相同方向相同由边值关系得：由边值关系得：3 在任意方向，可以分解为在任意方向，可以分解为5 5相位关系分析相位关系分析（1），从光疏媒质到光密媒质，从光疏媒质到光密媒质（2），从光密媒质到光疏媒质，从光密媒质到光疏媒质 对对于于 垂垂直直入入射射情情况况：由由于于按按假假定定方方向向，与与 同同方方向向，即即同同相相位位；若若 与与假假定定反反向向，与与 反反方方向向，即相位差即相位差 ，这种现象称为，这种现象称为半波损失半波损失2全反射情况下全反射情况下 的表达式的表达式 设设 为为全全反反射射情情况况下下的的平平面面波波解解，仍仍然假定入射波在然假定入射波在 平面，即平面，即 ，（但（但 ）全反射条件为全反射条件为 ，由，由 、得得因因